RS232/RS485應(yīng)用分析

一、通信概述

通信設(shè)備從早期的郵件，電報(bào)，電話，傳真，傳呼機(jī)，手機(jī)，電腦，一路發(fā)展下來(lái)，而且隨著科技的發(fā)展，世界必將由一個(gè)網(wǎng)絡(luò)組成，所以，在未來(lái)開(kāi)發(fā)的設(shè)備中，也必然要求大部分的設(shè)備都帶有通信的功能。

設(shè)備與設(shè)備之間互相通信，就要有一座橋梁把二者連接起來(lái)，那就是傳輸通路與通信協(xié)議。傳輸通路由傳輸介質(zhì)與傳輸接口組成，傳輸介質(zhì)可分為有線和無(wú)線傳輸介質(zhì)兩大類。

有線傳輸介質(zhì)在數(shù)據(jù)傳輸中只作為傳輸介質(zhì)，而非信號(hào)載體。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中流行使用的有線傳輸介質(zhì)為：銅線和玻璃纖維。

銅線具有便宜，安裝容易的特點(diǎn)，在現(xiàn)在工業(yè)應(yīng)用中普遍應(yīng)用，在應(yīng)用中主要有兩種基本的銅線類型：雙絞線和同軸電纜。雙絞線可減小流過(guò)電流所輻射的能量，也可防止來(lái)自其他通信線路上信號(hào)的干擾，對(duì)于一些要求比較高的項(xiàng)目上，還需要給雙絞線加上屏蔽層；同軸電纜由一對(duì)同軸導(dǎo)線組成。同軸電纜頻帶寬，損耗小，具有比雙絞線更強(qiáng)的抗干擾能力和更好的傳輸性能。按阻抗值不同，同軸電纜可分為基帶和寬帶兩種，同軸電纜是目前局域網(wǎng)與有線電視網(wǎng)中普遍采用的比較理想的傳輸介質(zhì)。

所謂玻璃纖維介質(zhì)，就是指現(xiàn)在所流行的光纖傳輸，他的兩邊有一個(gè)激光發(fā)生器與一個(gè)激光接收器，組成一整套通信線路，由于光纖傳輸距離遠(yuǎn)，因此現(xiàn)很多在工程都是采用“光端機(jī)＋光纖”的模式。

結(jié)合我在工程中經(jīng)常應(yīng)用的通信模式，與“南方的老樹(shù)51CPLD開(kāi)發(fā)板”上具有的RS232通信、RS485通信兩種，詳細(xì)講解下這兩種通信方式的應(yīng)用。

二、什么是RS232接口

首先介紹下什么是RS232接口，什么是RS485接口。

RS232接口是1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、 調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間 串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25個(gè)腳的 DB25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定。DB25的串口一般只用到的管腳只有2（RXD）、3（TXD）、7（GND）這三個(gè)，隨著設(shè)備的不斷改進(jìn)，現(xiàn)在DB25針很少看到了，代替他的是DB9的接口，DB9所用到的管腳比DB25有所變化，是2（RXD）、3（TXD）、5（GND）這三個(gè)。因此現(xiàn)在都把RS232接口叫做DB9。

元器件常識(shí)：市場(chǎng)上把公頭的接插件叫做DRXX，母頭的叫DBXX，比如我們電腦上的串口，在市場(chǎng)上叫做DR9，不是DB9，很多人都誤叫做DB9，實(shí)際上的DB9是兩個(gè)把兩個(gè)DR9互相連接在一起的接口。
在文章中，我把所有的串口設(shè)備接口都統(tǒng)一叫做RS232接口。

三、什么是RS485接口

由于RS232接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免有不足之處，主要有以下四點(diǎn)：

（1） 接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL 電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。

（2） 傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20Kbps；因此在“南方的老樹(shù)51CPLD開(kāi)發(fā)板”中，綜合程序波特率只能采用19200，也是這個(gè)原因。

（3） 接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式， 這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。

（4） 傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺，實(shí)際上也只能用在50米左右。

針對(duì)RS232接口的不足，于是就不斷出現(xiàn)了一些新的接口標(biāo)準(zhǔn)，RS-485就是其中之一，它具有以下特點(diǎn)：

1. RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6） V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示。接口信號(hào)電平比RS-232降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接。

2. RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps 。

3. RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。

4. RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實(shí)際上可達(dá) 3000米，另外RS-232接口在總線上只允許連接1個(gè)收發(fā)器， 即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。

因?yàn)镽S485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需二根連線（我們一般叫AB線），所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。

四、RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路

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由于有的設(shè)備是232接口的，有的是485接口的，如果有一臺(tái)232接口的設(shè)備與一臺(tái)485接口的設(shè)備通信，那就需要一個(gè)轉(zhuǎn)換器，把232接口的設(shè)備的232信號(hào)轉(zhuǎn)換成485信號(hào)，然后再與485接口的設(shè)備通信，這個(gè)轉(zhuǎn)換器就是RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路。如果是兩臺(tái)232接口的設(shè)備要進(jìn)行遠(yuǎn)距離的通信，那只要加上兩個(gè)RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路就可以了。
以上的RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路上采用從計(jì)算機(jī)串口偷電技術(shù)，市場(chǎng)上稱之為“無(wú)源RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路”，而“有源RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路”，電路原理圖與上圖差不多，只是電源部分改點(diǎn)而已，有興趣的朋友可以到網(wǎng)上搜索下這方面的資料，很多的。

面對(duì)市場(chǎng)，我們提供“無(wú)源RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路”、“有源RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路”，對(duì)于工程應(yīng)用上，我們還有導(dǎo)軌式的安裝方式，工程上安裝、維護(hù)都比較方便。有做工程的朋友如果有需要，可以跟我或者我們公司銷售部聯(lián)系。

五、485工作站

由于232是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，不能實(shí)現(xiàn)多機(jī)之間互相通信，而485就可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信，因此，越來(lái)越被多數(shù)工程師所采用。485工作站示意圖如圖

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現(xiàn)在市場(chǎng)上有很多設(shè)備都同時(shí)帶有232接口與485接口，比如華為的光端機(jī)。很多設(shè)備都說(shuō)帶485接口，其實(shí)就是把S232/RS485轉(zhuǎn)換電路集成到設(shè)備上。

示意圖中，也可以把PC機(jī)當(dāng)成一個(gè)終端設(shè)備。在整個(gè)工作站中，只要終端設(shè)備具有共同收與發(fā)的協(xié)議，中間的區(qū)別只是設(shè)備地址不同的話，那任意一個(gè)終端設(shè)備都可以對(duì)其他終端設(shè)備進(jìn)行操作。

這個(gè)跟我們電腦網(wǎng)絡(luò)中的局域網(wǎng)很像吧，時(shí)不時(shí)的到“網(wǎng)上鄰居”玩玩也是挺好玩的。

六、工程應(yīng)用案例一：高速公路監(jiān)控系統(tǒng)

在高速公路收費(fèi)站，一般在它附近兩公里內(nèi)，必然要安裝一些必要的監(jiān)控設(shè)備，以便及時(shí)掌握路況信息，并對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行處理。
監(jiān)控設(shè)備到監(jiān)控中心，通信線路很多采用多種方式，有光纖傳輸，232接口加貓，485工作站方式等等。這里主要對(duì)工作站方式做個(gè)說(shuō)明。

第一，監(jiān)控中心有PC機(jī)，PC機(jī)主要是對(duì)底下終端設(shè)備操作，有下發(fā)指令與讀取數(shù)據(jù)的功能。

第二，終端設(shè)備一般有線圈式車輛檢測(cè)器，微波車檢器，廣場(chǎng)云臺(tái)攝像機(jī)，氣象儀，可變情報(bào)板，可變限速標(biāo)志，外場(chǎng)監(jiān)視攝像機(jī)，等等。

第三，PC機(jī)通過(guò)不同的協(xié)議就可以跟這些終端設(shè)備進(jìn)行通信。
實(shí)際上，在工程上很多都是采用光端機(jī)傳送的，加入光端機(jī)的方法也是非常簡(jiǎn)單的，只要串在AB線兩端即可。